美国政府报告警告GPS系统已经接近崩溃恐在明年失效？

　　现代人驾车外游已经习惯使用卫星导航系统，但美国政府发表报告警告，由美国空军管理的全球定位系统(GPS)已经不再可靠并“接近崩溃”，有可能在明年开始失效。根据报告，美国空军因为严重超支和技术问题，无法按照既定日子更新和发送新一代卫星，数以百万计用户有可能因此受到影响。

　　报告由美国审计办公室(GAO)撰写，日前呈交予国会。GAO在报告中批评，自1990年代初便负责管理GPS系统的美国空军，虽然已斥资20亿美元维修系统，但延误维修和超支问题已令整个系统陷于崩溃边缘。

　　GPS(全球定位系统)简介

　　那么，什么是GPS(GlobalPositioningSystem)系统呢?

　　GPS系统由美国国防部研制和维护，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为客户端的GPS接收机。最少只需其中4颗卫星，就能迅速确定客户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能收联接到的卫星数越多，译码出来的位置就越精确。

　　GPS卫星产生两组电码,一组称为C/A码;一组称为P码,P码因频率较高,不易受干扰,受美国军方管制，短时定位精度在1米以内，如进行一小时以上观测，其精度甚至可以达到1毫米。C/A码人为采取措施而刻意降低精度后,主要开放给民间使用，短时获取的精度在10米左右。

　　原本GPS设计上纯粹是为了军用目的，并不向民用领域开放，直到1983年韩国航班被击落事件。第二年，时任美国总统的里根宣布：向全球开放GPS信号的民间使用，并无偿提供服务。

　　如今，远到航海导航、工程测绘，近到登山远足、乘车出行，都离不开GPS系统的帮助，更不用说已风靡全球的GPS功能手机和汽车导航系统了。有人说，我不开车，出门搭公交--事实上广州等很多城市的公交巴士与出租车早在几年前已经全部装上了GPS，用于监控调度；而城市里道路系统的规划建设，也绝不能撇清GPS的功劳。另外，由于卫星上的原子钟提供极为精确的时间信号，所以全世界众多的天文台、电视台与通信系统基站也需要依赖GPS系统运行。

　　既然GPS系统那么重要，有没有替代品？

　　事实上由于GPS系统的美国军方背景，以及其开放标准下10米的误差限制。所以俄罗斯、欧洲以及中国，都发展了自己的卫星定位系统。但是由于种种原因，这些系统暂时都无法代替GPS的作用。

　　俄罗斯“格洛纳斯”全球导航定位系统

　　“格罗纳斯”是前苏联从80年代初开始建设的与美国GPS系统相类似的卫星定位系统，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。现在由俄罗斯空间局管理。“格罗纳斯”系统的卫星星座计划由24颗卫星组成，均匀分布在3个近圆形的轨道平面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19100公里，运行周期11小时15分，轨道倾角64.8°。

　　该系统首颗卫星于1984年发射。1994年该系统的卫星数量达到12颗并开始运转，1995年该系统开始完全发挥作用。虽然俄罗斯对“格罗纳斯”系统采用了军民合用、不加密的开放政策。其系统单点定位精度水平方向为16m，垂直方向为25m，接近GPS的民用标准。但由于经费短缺，部分失效卫星未获更新，长期处于失效状态。目前该系统只能勉强覆盖俄国全境。

　　欧洲“伽利略”计划

　　经过长达3年的论证，2002年3月，欧盟15国交通部长会议一致决定，启动“伽利略”导航卫星计划。

　　“伽利略”计划的总投资预计为36亿欧元，由分布在3个轨道上的30颗卫星组成。该系统与GPS类似，可以向全球任何地点提供精确定位信号。由于“伽利略”系统主要针对民用市场，因此在设计之初，设计人员就把为民用领域的客户提供高精度的定位放在了首要位置。与美国的GPS相比，“伽利略”系统可以为民用客户提供更为精确的定位，其定位精度可以达到1米。

　　按照计划，第一颗用于测试的卫星于年底在白俄罗斯的拜科努尔基地发射升空，2006年“伽利略”系统即可进行正式部署，2008年整个系统完工，正式为客户提供商业服务。中国也曾加入过“伽利略”计划，而中国的“北斗”系统也曾是“伽利略”的一部分而已。

　　然而事实上，整个计划的进度严重滞缓。2005年，“伽利略”首颗实验卫星在俄升空；2008年4月27日，“伽利略”系统的第二颗实验卫星才升空，这比原本计划已经推迟了5年。原本已是资金短缺，再加上金融危机影响，伽利略计划在短时间内已看不到希望。

　　中国北斗卫星定位系统

　　中国自主建成的北斗卫星导航定位系统开通应用五年，在国民经济、社会发展和国防建设中成功推广，实现规模化应用，并形成了数十亿元人民币市场占有量的产业化规模。

　　北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由四颗(两颗工作卫星、2颗备用卫星)北斗定位卫星(北斗一号)、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。

　　正在建设的北斗二号卫星导航系统空间段将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度为0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。计划在2015年建成。

　　现有的一代北斗系统基于双星定位，对所有用户位置的计算在地面中心站完成，再由卫星发回用户终端，拥有短信通讯功能。但是在覆盖面积、定位精度、动态实时定位等方面，与GPS系统都有较大的差距，目前只能起到辅助作用。只有等到北斗二号系统完成，才可能同GPS叫板。

　　这么说来，北斗系统建成之前怎么办？现有的GPS设备都将会失效吗？

　　其实不用担心，因为GPS系统就算有个别卫星故障，仍可正常工作

　　位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗最多可见到11颗。事实上只能见到4颗卫星的情况非常少见，通常总有七八颗卫星可提供信号。

　　而且整个系统只需要24颗卫星正常运作就能够保证定位的精确性，现在则一共有31颗这样的卫星在运作，美国还计划发射更多的GPS卫星。在新卫星发射之前，同时有7颗或更多卫星出现故障的可能性微乎其微。那些卫星也许已经接近退役时间，但是这类军用设备的使用寿命通常都比预期得更长一些，最多只是准确性出现细微的误差，普通用户根本不用担心。

　　美国政府也绝对不会任由GPS系统瘫痪

　　作为整个军力系统的重要基础，美国军方显然更在意GPS系统，前两年还在筹划投资几十亿美金将其升级到3代，精度提升至更高水平。虽然受到金融危机影响，美国2009年度国防预算仍高达6120亿美元。这次GAO的报告，八成是美国政府向国会施加压力，想要更多经费的手段罢了。

　　专家建议美国政府向GPS设备民用供应商征税？

　　目前为止，GPS信息都是免费送给用户的，在当前面临巨额赤字的情况下，美国政府或许会考虑改变现状，开辟收费途径。由于GPS卫星的信号是类似广播的单向发射，监控GPS系统使用情况的难度很大，因此专家认为最好还是对GPS设备供应商征税。